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開放式辦公室的綠色聲環(huán)境設(shè)計(jì)

汪丹穎

(東南大學(xué)建筑學(xué)院210018  南京)

    開放式辦公室自從20世紀(jì)60年代首先在歐洲出現(xiàn)以來，就一直以其經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)被多個(gè)行業(yè)廣泛采用。小到幾十平方米的工作間，大到蓬皮杜中心上千平方米的辦公室，每天千千萬萬人在其中長(zhǎng)時(shí)間地居留、工作，因此開放式辦公室的環(huán)境品質(zhì)不僅關(guān)系到辦公人員的舒適和健康，而且會(huì)進(jìn)一步影響他們的工作效率和由此產(chǎn)生的創(chuàng)造力。

    開放式辦公室受到很多人的喜愛，一見之下就會(huì)給人留下活躍、通透、高效、自由的視覺印象，而這些感覺一映射到聽覺上就不免變成了吵鬧、混雜和相互干擾。開放式辦公室拋棄了保守的工作方式和建筑模式，享有大量便利的同時(shí)，在這樣一個(gè)沒有封閉隔墻、人員密度很高的大空間里，聲環(huán)境出現(xiàn)的若干缺陷幾乎是不可避免的。試圖把開放式辦公室的聲環(huán)境改造得和封閉的辦公室一樣，即使不是完全不可能，也必定是復(fù)雜和昂貴的。然而，對(duì)開放式辦公室聲環(huán)境進(jìn)行深入設(shè)計(jì)和研究，卻可以使其在經(jīng)濟(jì)、便利和聽覺舒適上到達(dá)一個(gè)良好的平衡點(diǎn)，最大限度地發(fā)展開放式辦公室的優(yōu)勢(shì)，造就出綠色健康的聲音環(huán)境。因此本文探討了開放式辦公室聲環(huán)境設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，旨在為相關(guān)的建筑師和室內(nèi)設(shè)計(jì)師提供專業(yè)的聲學(xué)指導(dǎo)。

1、開放式辦公室的總體規(guī)劃

    開放式辦公室又叫庭園式辦公室，分隔的靈活性和內(nèi)部功能的多樣性，是它的重要特征，不論是鱗次櫛比的高層寫字樓，還是功能繁多的綜合建筑，或是改造翻新的老房子，開放式辦公室都可以應(yīng)用其間，滿足目前已知和將來可能的各種功能，這一優(yōu)點(diǎn)為開放式辦公室的發(fā)展贏得了廣大的空間，同時(shí)也使其所處的環(huán)境變得格外復(fù)雜。對(duì)開放式辦公室的各種因素進(jìn)行分析研究，使其滿足舒適健康的要求，是開放式辦公室聲環(huán)境研究的主要內(nèi)容和目的。

    1.1開放式辦公室的聲環(huán)境特征

    為了了解辦公人員對(duì)辦公室環(huán)境的不滿集中在哪些方面，進(jìn)行了很多的調(diào)查：

    美國(guó)室內(nèi)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)(ASID)1993年調(diào)查1000名開放式辦公室工作人員，其中70％認(rèn)為噪聲是一嚴(yán)重問題，若辦公室能更安靜一點(diǎn)，則他們會(huì)更具有生產(chǎn)積極性。

    美國(guó)Dynasound公司對(duì)5家美國(guó)的大公司進(jìn)行了調(diào)查，以確定辦公室環(huán)境對(duì)員工滿意度和生產(chǎn)力的影響。結(jié)果表明：

    ●開放式辦公室中，71％的員工認(rèn)為語言聲干擾是最具負(fù)面影響的因素；

    ●在對(duì)開放式辦公室的聲環(huán)境進(jìn)行改造后，員工對(duì)語言干擾問題的滿意度提高了l75％，在改造后的辦公室工作8周后，生產(chǎn)效率提高了l3％；

    ●在一個(gè)客戶服務(wù)呼叫中心的調(diào)查中，對(duì)辦公室的聲環(huán)境進(jìn)行改造后，員工對(duì)語言干擾問題的滿意度提高了300％，改造后人均的銷售量提高了l9．8％；    美國(guó)BOSTl公司從1995-2000年調(diào)查了l2，500個(gè)辦公室員工，結(jié)論是：語言私密不足是開放式辦公室中最嚴(yán)重的干擾因素。

    噪聲和語音私密的問題是開放式辦公室聲環(huán)境中最為突出的兩個(gè)問題，需要重點(diǎn)解決。據(jù)統(tǒng)計(jì)，開放式辦公室最經(jīng)常感受到的噪聲有：

    ●從交通、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、建筑工程產(chǎn)生的室外噪聲；

    ●工廠生產(chǎn)、機(jī)器運(yùn)行的工業(yè)噪聲；

    ●建筑內(nèi)暖通系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電梯等機(jī)械噪聲；

    ●室內(nèi)的語言聲、人的走動(dòng)聲、通訊器材、辦公設(shè)備等典型的辦公室噪聲；

    由此可見，要減小噪聲必須從外部噪聲隔絕和內(nèi)部噪聲控制兩方面來進(jìn)行。同時(shí)，開放式辦公室使用的都是不到頂?shù)母魯啵�通過一個(gè)個(gè)圍合或半圍合的小隔間來實(shí)現(xiàn)視覺和聽覺上的私密。這些隔斷高度不高(一般低于2m)，厚度不厚(一般不超過5cm)，寬度也有限(1．8m左右)，聲波的衍射會(huì)使大量的聲音繞過這些屏障傳播，房間各個(gè)界面的反射使屏障隔絕聲音變得更加困難，所以只有通過嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，才能使辦公室滿足適當(dāng)?shù)恼Z音私密要求。

    1.2開放式辦公室的功能分區(qū)

    開放式辦公室在不同行業(yè)、不同地區(qū)會(huì)有很多不同的功能和平面形式，總的來說，對(duì)它們的內(nèi)部布置應(yīng)該遵循以下原則：

    (1)嘈雜的辦公設(shè)備或會(huì)議交流區(qū)，應(yīng)集中在辦公室內(nèi)指定的地區(qū)，四周界面用強(qiáng)吸聲材料處理，朝向較安靜區(qū)(如休息區(qū))一側(cè)設(shè)聲屏障，噪聲源貼近聲屏障布置，和安靜區(qū)的距離盡量遠(yuǎn)，可在中間設(shè)走道等；

    (2)噪聲不太大的辦公設(shè)備，例如打字機(jī)、電話等，應(yīng)盡可能均勻分布在辦公室的各個(gè)部分，避免集中成為較大的噪聲源，同時(shí)為辦公室提供均勻的聲環(huán)境；

    (3)如果辦公室較大，要形成小的組團(tuán)；組團(tuán)宜內(nèi)向性布局，四周的隔斷作吸聲處理，可將內(nèi)部休息或交流空間圍合在中間，使周圍的辦公區(qū)自然形成屏障；

    (4)對(duì)于規(guī)模較大的辦公室，在布局上要充分利用聲音的自然衰減，如果兩個(gè)功能分區(qū)的主要聲源之間有5m的距離，那么按照室內(nèi)聲音的自然衰減就可以達(dá)到10dB以上，再輔以適當(dāng)?shù)募揖哒趽蹙涂梢赃_(dá)到一般私密度的要求。

    (5)聲屏障盡量向不同方向布置，以更有效地阻隔噪聲。

2、開放式辦公室的背景噪聲控制

    辦公室的的背景噪聲要求滿足NR35—40，為了達(dá)到這個(gè)要求，應(yīng)該從隔聲和吸聲兩個(gè)角度人手。

    2.1開放式辦公室的隔聲

    隔聲解決的是辦公室外部噪聲的問題。一般的說，寫字樓會(huì)有一個(gè)集中的“核”，解決設(shè)備和服務(wù)，會(huì)有一個(gè)公共交通空間，提供對(duì)外交通和分流，這樣的辦公室圍合較私密，來自建筑內(nèi)部的噪聲干擾小，而對(duì)于其它綜合性建筑，難以保證辦公室遠(yuǎn)離噪聲源，這時(shí)就要依靠墻體進(jìn)行隔絕。根據(jù)相關(guān)的隔聲標(biāo)準(zhǔn)：以辦公室為聲源室，相鄰的走廊、休息室、數(shù)據(jù)處理及功能相似的區(qū)域?yàn)榻邮苁遥�要求�?jì)權(quán)隔聲量Rw最小值為40—45dB，相對(duì)應(yīng)的私密程度是在背景安靜的情況下僅可聽到大聲說話。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)適用于大規(guī)模的普通商業(yè)辦公空間、繪圖區(qū)和銀行業(yè)務(wù)層。如果私密的要求更高，可以適當(dāng)提高Rw標(biāo)準(zhǔn)，可高至45—5cdB。

    辦公室的另一個(gè)外部聲源就是交通噪聲，它是通過外墻傳播的，提高外墻隔聲性能關(guān)鍵在于窗的密封及其面積的控制，后者不僅對(duì)隔聲，對(duì)加大室內(nèi)的吸聲界面也密切相關(guān)。一般的說，辦公室的開窗面積，從內(nèi)向外看，不應(yīng)超過外墻面積40％。

    2.2開放式辦公室的吸聲

    吸聲是控制室內(nèi)聲環(huán)境的重要措施之一，根據(jù)一般的要求，辦公室的混響時(shí)間應(yīng)不高于0.5s。通過簡(jiǎn)單的計(jì)算，就可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)要求很容易滿足，因?yàn)檗k公室的層高相對(duì)劇場(chǎng)、音樂廳要小得多，體積自然也就小。例如，一個(gè)30mX30mX4m的開放式辦公室，面積近千平方米，如果混響時(shí)間按0.5s算，平均吸聲系數(shù)只要有0.4就可以了。而實(shí)際上，在這樣大的空間內(nèi)，僅擁有如此的吸聲量，結(jié)果多半是十分嘈雜的。因此開放式辦公室的聲環(huán)境設(shè)計(jì)必須從更多因素考慮。

    (1)頂棚的影響：頂棚對(duì)于開放式辦公室的影響是舉足輕重的，通過簡(jiǎn)單的聲線分析就可以發(fā)現(xiàn)，類似開放式辦公室這類長(zhǎng)、寬尺寸大大大于高度的房間，頂面的影響是明顯大于四壁的。辦公室的頂棚就像是一塊巨大的反射板，而因?yàn)閷痈叩停�反射的效果就更�?qiáng)烈。頂棚的吸聲系數(shù)需要盡量大，才有可能保證良好的聲環(huán)境，經(jīng)常需要達(dá)到0.8、0.9甚至更高。另一方面，到頂棚的聲線多以掠射的角度入射，即入射角很大，在這樣的情況下任何材料的吸聲系數(shù)都會(huì)減小。如果能夠在頂棚上設(shè)計(jì)一些垂直的的吸聲構(gòu)件，吸聲效果就會(huì)得到改善。

    (2)隔斷的影響：隔斷是開放式辦公室的重要特征，它分隔出一個(gè)個(gè)工作的小空間，使開放式辦公室開中有合，開放中有獨(dú)立。從聲學(xué)角度看，這些隔斷的影響也是多方面的。它不僅作為聲屏障阻隔聲音，僅從吸聲角度看，它也是不可或缺的。頂棚的影響對(duì)辦公室來說是整體的，而隔斷的影響多見于其圍合的小

空間中。如果把這些小空間近似地看成有開口的房間，那么其中的混響就大大取決于這些隔斷的吸聲狀況，也就是說，這些隔斷營(yíng)造了一個(gè)聲學(xué)小環(huán)境，它的界面狀況控制其內(nèi)部的聲音狀況。

    (3)墻壁的影響：如上文所述，墻壁在開放式辦公室這樣一個(gè)扁房間中起的作用不太大，對(duì)于坐在墻壁附近的人而言，墻壁的反射聲仍有明顯的影響。通常認(rèn)為，角落是安靜的所在，而實(shí)驗(yàn)證明，如果墻面吸聲系數(shù)很小，這里反而比辦公室中間更嘈雜。在開放式辦公室中，墻面不需要做特別的聲學(xué)處理，在上面懸掛壁毯就是個(gè)行之有效的好方法。

    (4)地面的影響：地面處理起來比較簡(jiǎn)單。工作區(qū)即便是硬地，上面布置的家具和材料都會(huì)有較高的吸聲量，對(duì)于交通區(qū)，比如走廊，就必須鋪地毯，不僅可以提高吸聲量。更防止了腳步聲的干擾。

3、開放式辦公室的聲屏障設(shè)計(jì)和語音私密度

    語音私密問題是開放式辦公室聲環(huán)境的主要問題和難點(diǎn)。可懂度Al是經(jīng)常用來反映語音私密度的客觀物理量，它代表的是聽眾中聽懂語言的百分比。 A1值小于等于0.05，對(duì)應(yīng)的私密情況是語音絕密；小于等于O.15，對(duì)應(yīng)的情況是常規(guī)的語音私密；小于等于0.35，對(duì)應(yīng)的情況是接受者的正常工作不受干擾； A1值大于0.35以后，就沒什么私密性可言了。另一個(gè)與語音私密有關(guān)的量是語音清晰度SII，它是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究所S3.5—1997中提出用以取代AI。它與AI在數(shù)值上略有不同，兩者可以近似相互換算。SII由相對(duì)應(yīng)的語言聲頻譜、噪聲頻譜和聽閾求得，實(shí)際上在計(jì)算中只須給出前兩項(xiàng)即可，聽閾可接正常人的相關(guān)值計(jì)算。

    低矮的隔斷作為開放式辦公室最特殊的構(gòu)件．是影響聲環(huán)境的關(guān)鍵因素，它不僅作為屏障直接阻隔了聲音，也影響頂棚、地面等界面的傳聲方式，見圖l。以前的聲屏障計(jì)算公式只是針對(duì)公路邊的屏障提出的，與辦公室的情況相比，只考慮了聲波衍射的部分(見公式l)，沒有考慮頂界面和底界面的反射、屏障吸收及屏障透射等內(nèi)容，但仍可以為這里研究推導(dǎo)提供依據(jù)。

    以上公式假定屏障是剛性的，并且是反射性的。如果屏障可以吸收聲音，那么聲音在屏障邊緣衍射之間就會(huì)被吸收掉一部分，衍射的聲音也就會(huì)減少，因此屏障的吸聲特性也應(yīng)該納入計(jì)算。Buder從理論上研究了這個(gè)問題。如果只在相鄰單元使用單個(gè)屏障隔斷，與完全反射的屏障相比，使用強(qiáng)吸聲的屏障理論上最多可以增加6dB的衰減。對(duì)于圍合成小隔間的屏障，因?yàn)槁曇魰?huì)在隔間內(nèi)來回反射，屏障的吸聲性能的影響會(huì)更為顯著。

    C．Wan9等人在總結(jié)以上理論的基礎(chǔ)上，用虛聲源法構(gòu)建了開放式辦公室單個(gè)聲屏障的數(shù)學(xué)模型，并把它直接和SIl值聯(lián)系起來。虛聲源法即是把聲音在頂面和底面的任何一次反射看作是一個(gè)虛聲源的作用，而每一個(gè)虛聲源都是獨(dú)立作用的。如果計(jì)算精度要求高，即要求記人多次反射，則相應(yīng)多計(jì)入一些虛聲源；反之，則少計(jì)入一些虛聲源。他把屏障后聲影區(qū)的聲音獨(dú)立地分為反射聲、衍射聲和透射聲三部分進(jìn)行計(jì)算，并開發(fā)了基于以上理論的軟件COPE—Calc，它針對(duì)開放式辦公室的聲環(huán)境特點(diǎn)，可以計(jì)算出相鄰隔間之間在各種情況下的聲音衰減和語言私密度。

    使用這個(gè)理論，計(jì)算出的屏障后聲影區(qū)的聲壓級(jí)，理論值和實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)誤差不超過2clB，并可根據(jù) ANSI s3．5-1997推算出sII值。結(jié)果參見以下圖表。

    圖2屏障不同有效高度下，SII值和頂棚吸聲系數(shù)的關(guān)系，其中s=1.22m，H=2.74m，βf=0.5，d=1.37m，1=1.3m。

    從圖中可以明顯看出，頂棚的吸聲和屏障的高度對(duì)sII的影響最大。而且兩者同時(shí)具備良好條件時(shí)，效果才更為明顯。具體的說，頂棚吸聲系數(shù)在0.8—0.9時(shí)，屏障在1.3m以上高度可以滿足正常工作不受干擾的要求，在1.6m以上可以滿足常規(guī)私密度的要求，而語音絕密，在開放式辦公室里很難做到(頂棚吸聲系數(shù)為1，屏障高2.2m)；而如果頂棚吸聲系數(shù)較小(小于0.5)，那么屏障高度即便很高(2.2米)，對(duì)語音私密度的提高也微乎其微。這一結(jié)論在其他研究者的實(shí)驗(yàn)中也得到了驗(yàn)證。

    使用電子聲掩蔽系統(tǒng)是提高開放式辦公室語音私密度的另一個(gè)方法。在開放式辦公室中，空調(diào)系統(tǒng)的噪聲往往被利用以掩蔽語言聲，但其效果常不能滿足需要。所以需要通過分布在吸聲頂棚上的揚(yáng)聲器發(fā)出均勻的背景噪聲，來降低工作區(qū)之間語音干擾，同時(shí)又不能引起人們的注意。電子聲掩蔽聲的主要目的是掩蔽語音信號(hào)，所以它的頻譜和語言聲的頻譜很接近；它的聲壓級(jí)不能太大，以避免引起人們的煩惱，通常在中心頻率為1000Hz的倍頻程，其聲壓級(jí)在35-40dB，這同時(shí)也滿足開放式辦公室背景噪聲的相關(guān)規(guī)定。

4、開放式辦公室的聲環(huán)境設(shè)計(jì)要點(diǎn)

    開放式辦公室聲環(huán)境設(shè)計(jì)涉及因素繁多，設(shè)計(jì)時(shí)要遵循由外而內(nèi)，由整體到局部的原則進(jìn)行。具體地說，先考慮辦公室外部環(huán)境影響，接著研究辦公室內(nèi)都的噪聲及其傳播方式，再考慮每個(gè)工作區(qū)的聲環(huán)境狀況，直至深入每個(gè)小隔間、每個(gè)屏障進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)工作可以遵循以下步驟進(jìn)行：

    (1)確定辦公室外墻的隔聲性能，并對(duì)辦公室外層隔墻的隔聲性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其滿足相應(yīng)隔聲標(biāo)準(zhǔn)。

    (2)統(tǒng)計(jì)辦公室內(nèi)部的噪聲源，控制背景噪聲。按動(dòng)靜分區(qū)的原則，進(jìn)行整體布局，充分利用對(duì)聲音不敏感的走廊和儲(chǔ)物類家具對(duì)各個(gè)工作區(qū)進(jìn)行初步分隔；

    (3)根據(jù)室內(nèi)聲屏障的相關(guān)公式，或近似地使用其具體的結(jié)論和圖表，按照工作所需要的私密度，確定辦公室屏障的高度、吸聲系數(shù)及其間距等參數(shù)；

    (4)設(shè)置電子聲掩蔽系統(tǒng)，彌補(bǔ)可能出現(xiàn)的語音私密度不足。

    開放式辦公室聲環(huán)境設(shè)計(jì)和其它許多音質(zhì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目一樣，理論設(shè)計(jì)往往與實(shí)際效果有一定出入，如果能夠根據(jù)建成后的實(shí)測(cè)情況進(jìn)行調(diào)整，會(huì)有更理想的效果。不過，依據(jù)上述方法，對(duì)一般性的開放式辦公室進(jìn)行音質(zhì)設(shè)計(jì)，已經(jīng)可以創(chuàng)造出良好的聲環(huán)境，使辦公室人員能夠更健康、高效地進(jìn)行工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]L．L．多勒(吳偉中葉恒健譯)《建筑環(huán)境聲學(xué)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社1981年

[2]中國(guó)建筑科學(xué)研究院主編  《建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社1987年

[3]項(xiàng)端祈編著《實(shí)用建筑聲學(xué)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社1992年

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)